在 Java 虚拟机（JVM）中，堆区（Heap）是存储所有 Java 对象实例及数组的区域。这部分内存是所有线程共享的。了解对象在 JVM 堆中的生命周期对于编写高效且无内存泄漏的 Java 应用程序至关重要。

JVM 堆结构

JVM 堆内存主要分为三个部分：

1. 新生代（Young Generation）: 新创建的对象首先放在这里。新生代进一步细分为一个 Eden 区和两个幸存者区（Survivor Spaces，通常称为 S0 和 S1）。
2. 老年代（Old Generation）: 经过一定数量的垃圾回收（GC）后仍然存活的对象，会从新生代晋升到老年代。
3. 永久代/元空间（PermGen/Metaspace，取决于 JVM 版本）: 存储类的元数据、常量以及一些静态内容。

对象的生命周期

对象在 JVM 堆中的生命周期通常遵循以下步骤：

1. 对象创建:

   • 当程序创建一个新对象时，JVM 首先检查 Eden 区域是否有足够空间进行分配。如果有足够空间，对象就在此区域分配。
   • 如果 Eden 区域没有足够空间，触发一次 Minor GC（新生代的垃圾回收），清理新生代中不再被引用的对象。

2. 幸存阶段:

   • 在 Minor GC 期间，仍然存活的对象从 Eden 区移动到一个幸存者区（例如 S0）。
   • 在随后的 Minor GC 中，存活的对象会在两个幸存者区之间来回移动。每次移动时，对象的年龄都会增加。
   • 当一个对象的年龄达到一定阈值（默认为 15），并且仍然存活，它将被晋升到老年代。

3. 长期存活:

   • 在老年代中，对象会持续存在直到不再被任何其他对象引用。
   • 老年代的空间通常比新生代大得多，因此它的垃圾回收频率较低。老年代的垃圾回收称为 Major GC 或 Full GC，这种垃圾回收通常比 Minor GC 更耗时。

4. 垃圾回收:

   • 对象一旦不再被任何引用，就变成垃圾回收的候选对象。垃圾回收器最终会回收这些对象占用的内存。

5. 特殊情况：

   • 某些对象因为被 JVM 内部结构、JNI（Java Native Interface）层或者类似全局引用等长期持有，可能会在整个应用程序的生命周期内存活。

垃圾回收算法

JVM 使用多种垃圾回收算法来管理内存，包括标记-清除、复制算法、标记-整理等。不同的垃圾回收器（如 Serial, Parallel, CMS, G1, ZGC, Shenandoah 等）实现了这些算法的不同组合，以优化不同类型的应用和硬件环境。

了解 JVM 中的对象生命周期有助于开发者进行更有效的内存管理，优化应用的性能，以及避免内存泄漏和其他相关问题。